지금 이 순간

1. 개요

 - 3GPP는 지난 12월 표준개발 단계인 '릴리즈15'의 주요 표준을 승인

 - 5G NR 서비스 조기 제공을 위해 2019년부터 대규모 시험 및 망구축이 가능하도록 NSA (Non-Standalone) 5G NR이라는 개념이 도입

2. NSA(Non-Standard Alone)

 - NSA는 '복수무선접속기술' 또는 '이중연결'이라고도 지칭

 - 네트워크 가상화 기술로 4G LTE와 5G를 연동, 단일 네트워크처럼 활용하는 방식이다.

 - 기가급(Gbps)으로 진화한 LTE 시스템을 기반으로 초기 5G 기술 한계를 극복하고 상용화를 앞당기는 게 목적

 - LTE 네트워크 시장 점유율이 높거나 구축을 완료한 사업자, 신속한 5G 서비스를 원하는 사업자가 각별한 관심을 표시

3. SA(Standard-Alone)

 - 5G 단독모드임

 - 5G 코어 망에 LTE 기지국을 연결하는 방식과 코어망과 기지국 모두 5G로 연결하는 두 가지 방식이 쓰인다. 5G 고도화를 위한 표준이다.

 - 5G SA는 5G 시장 주도권을 확보하려는 사업자나 LTE 망 구축이 늦어진 사업자가 도입할 전망

 - SA 5G NR 기술 규격은 3GPP Release 15의 일부로 2018년 6월 완성 예정

1. 개요

 - 최근 모바일 트래픽이 급증하면서 신규주파수 발굴도 중요하지만, 유한한 주파수자원의 이용효율을 높일 수 있는 주파수 이용효율 방안이 이슈가 되고 있음

2. 주파수 이용효율을 높이기 위한 방안

 가. 고효율 고차 변조 방식

   - 고효율 다치 변조가 가능한 QAM 변조방식을 사용

   - LTE-A에서 64QAM, LTE-A Pro에서 256QAM 적용

 나. 물리적인 파형 개선

   - OFDM방식은 이동통신 데이터를 각 반송파가 직교관계에 있는 다수의 부반송파에 나누어 실어 전송하는 방식으로 주파수 이용효율이 높음

   - OFDM 기술에서는 대역 외 스펙트럼 재성장 (spectrum regrowth) 때문에 사이드 로브가 높아져 스펙트럼 효율성이 떨어진다는 문제가 발생

   - 이러한 OFDM의 단점을 해결하기 위해 GFDM (generalized frequency division multiplexing), FBMC (filter bank multi- carrier), UFDM (universal filter multi- carrier) 등의 다른 방법에 대한 연구가 진행

 다. 효율적인 다중 접속방식 사용(NOMA)

 - 비직교 다중접속 방식

 - 기존 이동통신 주파수 대역에서 spectral efficiency를 향상시키기 위한 기술

 - OFDMA 방식이 갖고 있던 주파수 자원 할당 관점에서의 직교성을 깨고, 같은 주파수 자원 상에 두 대 이상의 단말을 동시에 중첩 할당하여 자원 효율을 높이고자 한다

 - 송신 전력과 Subcarrier를 중첩하여 자원할당

 - NOMA와 OFDM 비교

라. 주파수 이용효율이 우수한 듀플렉스방식 사용

   - 현재 이동통신 시스템은 Half-Duplex 방식 사용

   - 시간과 주파수를 분배하여 송신 또는 수신하기 때문에 자원 낭비 발생

   - 반면 동일 대역 전이중 방식(IFD: In-Band Full Duplex 방식)은 동일대역에서 동시에 송수신이 가능한 기술

   - IFD 방식은 Half-Duplex 방식의 비효율성을 해결하기 위한 Solution

   - 기존에 널리 사용되던 FDD방식 대신 주파수 이용효율이 좋은 TDD방식 도입 

마. 스몰 셀

 - 셀의 크기를 줄이는 것이 단위면적당 주파수 이용 효율을 늘릴 수 있다는 쿠퍼의 법칙으로부터 제시됨

 - 스몰셀 구성을 통해 네트워크 용량 증대 가능

 - 소형셀 기술은 기존의 매크로 셀 영역 내에 트래픽이 대량으로 발생하 는 hot-spot이나 빌딩 내에 피코 및 펨토와 같은 소형 기지국을 다수 설치하여 Heterogeneous Network (HetNet) 기반으로 단위 면적당 네트워크 용량을 증대하는 기술

 - 같은 주파수 대역을 사용하는 셀 간의 거리가 짧아질수록 셀 경계 지역이 많아지기 때문에 셀 간 간섭 이 증가

 바. CR

    - 시간적 공간적으로 사용치 않는 주파수를 사용(Cognitive Radio)

3. 맺음말

  - 데이터 Traffic이 급증함에 따라 주파수 회수, 재배치만으로는 공급에 한계가 있음

  - 한정된 대역내에서 주파수 이용효율을 극대화하기 위한기술이 필요함

  - 이동통신 시스템에서 주파수 이용효율을 향상시키기 위한 기술로 .........등이 있음

1. 데이터 폭증 개요

 -  이동통신은 음성중심에서 3G, 4G 의 발전으로 데이터중심으로 급속도로 재편

 -  이동통신 고속화 유발은 스마트폰의 활성화와 이에따른 다양한 컨텐츠(게임, 유투브, 동영상, mIPTV, 클라우드 서비스)의 등장에 기인

 - 데이터중심으로 이동통신의 네트워크가 변화되고 있는 가운데 데이터의 고속화는 네트워크의 부하를 가중시키고 있어 이에 대한 대책방안이 필요

2. 데이터 폭증 원인

  가. 모바일 단말기의 다변화

     - 스마트폰, 스마트패드, 스마트기기 (카메라, 웨어러블 등) 등 디바이스가 폭증

   나. 모바일 동영상, SNS, 클라우드, 협력게임, 유투브 활성화 등

     - 다양한 디바이스 출현과 함께 각종 인터넷서비스가 생겨남

     - PC 에서 제공하던 동영상 서비스를 모바일에서도 서비스를 시작

   다. LTE 서비스로 인한 고속 데이터 생활화

     - 기존 무선랜에서 서비스 받던 것을 모바일 인터넷으로 서비스

3. 데이터 고속화의 주요 문제점

  가. 네트워크 과부하

     - 데이터의 고속화에 따라 네트워크에서 수용할 수 있는 용량을 초과

     - 데이터의 과부하로 특정지역의 이동통신 서비스가 중단되는 경우가 발생

   나. 무선망 설계의 복잡성 증대

     - 고속화에 따른 주파수 간섭증대, 시스템의 복잡도증가

     -  용량증설을 위한 소형기지국 증설, 셀 세분화 작업증가

   다. 네트워크 유지비용의 증가

   라. 가입자의 QoS 보장 불가

4. 데이터 고속화에 대응하기 위한 기술

  가. 4.5G에서 고속화 기술

    1) Carrier Aggregation Evolution

    2) LTE-U

    3) LWA

    4) Enhanced Dual Connectivty

      - Small Cell은 쿠퍼의 법칙(Cooper’s Law)을 따라 셀의 사이즈를 줄여 단말기를 기지국에 가깝게 위치시켜 트래픽의 밀도를 높여 이러한 문제를 해결하자는 것

      - 이중접속(Dual connectivity)은 단말이 매크로 기지국과 스몰 기지국이 제공하는 무선 자원을 동시에 사용할 수 있도록 하여 전송효율을 높일 수 있는 전송 방식

    5) Advanced antenna features(3D-FD MIMO)

      - 기존의 수평 방향 2D MIMO/빔포밍을 수직 방향 빔포밍 및 FDMIMO (Full Dimensional MIMO)(또는 3D MIMO/빔포밍)으로 확장

  다. 5G에서의 고속화 기술

    1) Ultra Wide band

    2) Massive MIMO

    3) Ultra Dense Small Cell

    4) NOMA/In Band Full Duplex

1. 개요

 - 비직교 다중접속 방식

 - 기존 이동통신 주파수 대역에서 spectral efficiency를 향상시키기 위한 기술

 - OFDMA 방식이 갖고 있던 주파수 자원 할당 관점에서의 직교성을 깨고, 같은 주파수 자원 상에 두 대 이상의 단말을 동시에 중첩 할당하여 자원 효율을 높이고자 한다

 - 송신 전력과 Subcarrier를 중첩하여 자원할당

2. NOMA와 OFDM 비교

3. 동작원리

 - 기지국은 서로 채널 품질의 차가 큰 복수 개의 단 말(예를 들면, 셀 중심 지역에 위치한 단말과 셀 경 계 지역의 단말)에 대하여 해당 데이터 심볼들을 중 첩(superposition)하여 전송한다.

 - 이때, 셀 중심 지역의 단말에는 작은 전력을, 셀 경계 지역의 단말 에는 높은 전력을 할당

 - 셀 중심 단말은 순차적 간섭제거(SIC : successive interference cancellation) 방식에 따라 신호의 세기가 큰 셀 경계 단말의 간섭 신호를 먼저 복호하여 제거한 후 자신의 신호를 복호

 - 셀 경계 단 말은 셀 중심 단말의 간섭 신호가 상대적으로 약하게 도달하므로 이를 간섭으로 간주한 채 자신의 신호를 복호

1. 개요

 - 대용량 다중 안테나 기술

 - 5G 이동통신의 핵심 기술

 - 기지국에 수십 혹은 수 백 개의 안테나를 장착하여 동일자원으로 수십 명의 사용자를 동시에 지원함으로 인해 높은 용량 증대와 더불어 높은 에너지 효율 증대를 얻는 기술

2. 개념도

3. Massive MIMO 장점 및 기술적 이슈

 가. 장점

    - 안테나의 이득이 매우 높은 빔형성 가입자에게 대용량의 정보 전송

    - 여러 채널로 동시에 정보 전송 가능

    - 에너지 효율 향상

    - 간섭에 강인

 나. Massive MIMO의 기술적 이슈

    - Massive MIMO의 간섭 억제

    - 수신기 복잡도 문제

    - 채널 추정 문제(파일럿 오염)

    - 다수의 안테나를 사용하여 송신하므로 평균 대비 최대 전력 (PAR: Peak to average power ratio)이 높아지므로 고비용의 증폭기를 사용하여야 하는 문제점(Massive MIMO는 다수의 사용자의 신호가 더해져서 각 안테나에서 출력되어야 하므로 OFDM과 유사한 PAR문제가 발생)

4. Massive MIMO와 이중화 방식

   - 주파수 분할 듀플렉스 (FDD: Frequency division duplex) 방식은 상·하향링크의 주파수 대역이 다르므로 상·하향링크 무선채널을 독립적으로 추정

   - 시간 분할 듀플렉스 (TDD: Time division duplex) 방식은 상·하향링크가 동일한 주파수 대역을 사용하므로 상·하향링크의 무선채널이 동일

   - Massive MIMO 시스템은 시분할 듀플렉스 방식을 사용하는 것이 보다 적합

1. 개요

 - 기존 디지털 방송 및 이동통신 시스템(4G)은 OFDM 기반

 - 시간이 지나고 수요가 증가함에 따라 OFDM 기술에서는 대역 외 스펙트럼 재성장 (spectrum regrowth) 때문에 사이드 로브가 높아져 스펙트럼 효율성이 떨어진다는 문제가 발생

 - 이러한 OFDM의 단점을 해결하기 위해 GFDM (generalized frequency division multiplexing), FBMC (filter bank multi- carrier), UFDM (universal filter multi- carrier) 등의 다른 방법에 대한 연구가 진행

2. OFDM의 한계

  - 현재까지 Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM)은 다중 경로 페이딩 채널에 대한 강인함과 Fast Fourier Transform(FFT)를 이용한 구현의 용이성으로 널리 사용되어 왔음

  - 5G에서 요구하는 조건들을 만족시키기에 OFDM은 한계가 있음

  - MTC와 machine to machine(M2M)통신에서는 많은 저전력 장치들이 비동기신호를 보내게 되는데 OFDM은 높은 PAPR 때 문에 저전력 장치들이 운용하기 어려움

  - 또한 OFDM의 잦은 Cyclic Pefix(CP)의 사용은 Tactile Internet에서 요구 하는 조건인 저 지연 (<1ms)을 만족시키기 어렵게 한다

 - 부반송파간 간섭(ICI : Inter Carrier Interference)을 제거하기 위하여 사용하는 CP(Cyclic Prefix)로 인한 대역 손실도 발생

  -  OFDM의 높은 대역 외 방사로 인해 5G의 주요 시나리오인 fragmented spectrum 환경에 부적합할 것이라 예상

 - OFDM 기술은 부반송파 간의 효율성을 높일 수는 있으나 밴드 간에는 Side-lobe의 누출전력을 발생 시키므로 채널 간 간섭을 막기 위한 Guard band로 인한 주파수 낭비 발생

3. 5G 물리계층 후보

 가. FBMC(Filter Bank Multi Carrier)

    - 각 부반송파 별 필터를 적용하여 대역 외 방사를 OFDM보다 확연하게 줄인 기술

    - 부반송파마다 필터를 적용하기 때문에 높은 구현 복잡도를 갖음

    - OFDM보다 낮은 대역 외 방사를 갖으며 높은 시간- 주파수 효율을 얻을 수 있다

    - FBMC 송신기 구조

   - FBMC 서브채널 주파수 응답

 나. UFMC(Universal Filtered Multi carrier)

    - FBMC와 달리 한 개의 필터가 여러 부반송 파를 처리하여 전송하는 방식

    - FBMC와 달리 부반송파 마다 필터를 적용하는 것이 아닌 부반송파들의 그룹, 즉 서브밴드마다 필터를 적용하는 방식

     - 서브밴드마다 필터를 적용함으로서 OFDM의 Cyclic Prefix(CP) 로 인한 주파수 대역 이용 효율 저하 및 다중 경로 페이딩 채널에 의해 발생하는 Inter Carrier Interference(ICI)를 극복

 다. GFDM(Generalised Frequency Division Multiplexing)

    - 기존에는 없었던 새로운 개념의 다중주파수 전송방식

    - 모든 데이터들은 주파수, 시간 영역에서 원형 이동(circularly shifted) 된 필터를 이용하여 처리 하는 방식

    - 이러한 과정을 통해 대역 외 방사를 낮 춰 여러 단말이 복잡하게 스펙트럼을 사용하고 있는 fragmented spectrum에서의 운용을 가능

    - OFDM과 SC-FDE

    - OFDM과 SC-FDE(Single Carrier- Frequency Domain Equaliser)의 장점을 아우르는 방식이 GFDM

    - 데이터를 부심볼과 부반송파에 맵핑시켜 블록 형태로 데이터를 전송하는 방식

http://elecs.tistory.com/112

1. 개요

 - 촉감(을 전달하는)인터넷

 - 촉감 정보가 전달될 만큼 저 지연을 특성으로 하는 인터넷

 - 이동통신망을 통한 지연을 인식하지 못하면서 실시간 속도로 실체 및 가상 물체를 제어하는 능력을 제공하는 응용 서비스

2. Tactile Internet 개념도

3. Tactile Internet 응용서비스

4. Tactile Service 위한 5G 코어 네트워크 요구사항

 가. Edge 네트워크로의 콘텐츠 및 서비스 분산

   - End to End 지연을 줄이기 위해서 콘텐츠 서버의 모바일 엑세스망으로의 전치 분산배치가 필요

 나. 인접 콘텐츠 Content server 및 Device 에 직접 연결

   - 정보의 소스에 가까울수록 다양한 context 정보를 수집할 수 있고, IoT 및 SNS 등으로부터 생성되는 (빅)데이터 분석이 용이해짐

 다. 유연하고 단순한 제어 시그널링

   - Machine 타입의 단말의 등장과 이를 이용한 Tactile 서비스를 위해서는 단말과 해당 서비스의 유형에 맞는 시그널링 절차기 필요

 라. 분산된 코어 네트워크 구조

   - 4G 이동통신 시스템의 구조에서는 콘텐츠 및 서비스의 분산이 어려운 구조이다. 이는 서비스를 위한 콘텐츠 서버가 기본적으로 P-GW 를 통해 연결되는 PDN 에 위치할 수 밖에 없기 때문이다.

   - 코어네트워크를 엑세스 망에 분산 및 통합하여 단말 및 서비스에 따라서 베어러 설정 및 제어를 위한 절차를 간소화함으로 End-to-End 지연을 줄이는 구조가 요구

5. 맺음말

 - 초 저지연을 요구하는 Tactile Internet 서비스 제공을 위해서는 4G 기술의 많은 부분에서 획기적인 변화가 요구

 - 특히 분산된 코어네트워크의 구조기반의 유연한 시그널링이 필수적

 - Tactile Internet 서비스는 5G 기술 도입시에는 상대적으로 지연한계가 높은 서비스를 시작으로 해서 지연한계가 작고 고 신뢰성이 보장되는 서비스로 점진적으로 상용화가 될 것으로 예상

Tactile_internet.pdf

1. 개요

 - 모바일 기기와 데이터 이용량의 폭발적인 증가에 따라 한정된 자원으로 좀 더 빠르고 많은 용량을 처리하기 위해 다양한 기술들에 대한 표준화 및 연구 개발이 진행 중

 - Massive MIMO 기술, 3D beamforming 기술이나 소형셀 기술 및 이종 무선망(예, WiFi)과의 연동 기술 등은 5G(5세대 이동통신)로 가는 길목에 있는 대표적인 기술

 - 소형셀 기술은 기존의 매크로 셀 영역 내에 트래픽이 대량으로 발생하 는 hot-spot이나 빌딩 내에 피코 및 펨토와 같은 소형 기지국을 다수 설치하여 Heterogeneous Network (HetNet) 기반으로 단위 면적당 네트워크 용량을 증대하는 기술

 - 5G에서는 수많은 소형 셀을 밀집시킨 초 밀집 네트워크(Ultra Dense Network: UDN) 구조를 통해 5G 성능 요구 사항에 접근하려는 노력이 활발히 진행

 - 같은 주파수 대역을 사용하는 셀 간의 거리가 짧아질수록 셀 경계 지역이 많아지기 때문에 셀 간 간섭 이 증가할 수 밖에 없다. 따라서 셀 간 간섭제어 기술이 뒷받침되지 않으면 셀 전체 용량 관점에서 성능 향상은 크게 기대할 수 없다.

2. 5G 네트워크 진화 과정에서의 간섭문제

 가. Homogeneous Network

    - Homogeneous Network는 전통적인 네트워크 구조

    - 동일한 송신 전력, 안테나 패턴을 가진 기지국들이 유사한 성능을 가진 백홀 링크를 통해 코어망에 연결

    - 주로 10~40W급의 매크로 기지국이 수 km 의 넓은 영역을 커버하고 가능한 한 많은 사용자를 수용

    - 셀 경계에 단말들이 있으면 큰 power로 통신이 이루어지므로 그 신호가 서로에게 간섭이 됨

 나. Heterogeneous Network

    - 매크로 셀만으로 구성된 네트워크에서 모바일 트래픽 의 폭증을 해결하고 사용자의 QoS/QoE를 향상하기 위해 기존에 배치된 매크로 기지국의 영역에 같은 주파수를 사 용하는 다양한 형태의 소형셀 기지국이 중첩되어 배치된 네트워크를 Heterogeneous network(Het Net)

    - HetNet 환경에서의 셀 간 간섭문제는 셀과 셀 간의 거리가 가까워져서 셀 경계 지역이 많아지고 간섭이 심해짐

    - HetNet 환경에 서는 매크로 셀의 송신 전력이 소형셀의 송신 출력보다 훨씬 크기 때문에, 소형셀과 매크로 셀 경계에 있는 단말들에게는 제어 채널간의 간섭이 매우 심해진다

  다. Ultra Dense Network

    - 셀의 크기를 줄이는 것이 단위 면적당 주파수 이용 효율을 늘릴 수 있다는 Martin-Cooper의 법칙에 따라, Ultra Dense Network(UDN)에 대한 연구가 5G 네트워 크의 한 분야로 활발히 진행

    - UDN은 매우 작 은 셀 영역을 가지는 셀들이 매우 밀집하는 구조를 가진 네트워크 구조로 단말과 기지국 간의 거리가 짧아 높은 경로 감쇄 이득 및 짧은 전송 지연을 통하여 높은 데이 터 전송률을 제공할 수 있는 장점

    - UDN에서는 기존의 4G의 HetNet 환경에서 보다 훨 씬 더 많은 수의 소형 셀이 밀집되어 운영될 것이므로, 셀 간의 간섭문제로 인해 어느 한계 이상으로 시스템 성 능을 향상시키기 어렵게 된다. 이를 위해 다양한 종류의 네트워크 협력을 통해 간섭제어 기술이 필요

3. 3GPP 표준에서의 간섭제어 기술동향

 가. ICIC

    - Inter-Cell Interference Coordination(ICIC)는 3GPP Rel. 8에 정의되어 있는 LTE 시스템의 간섭제어 기술

    - homogeneous network 환경에서 인접한 셀들이 셀 경계에 있는 단말들에게 서로 다른 주파수 자원을 할당 해주기 위한 방법을 제시한 기술

 나. eICIC

    - enhanced Inter-Cell Interference Coordination (eICIC)은 3GPP Rel. 10에서 정의된 LTE-Advanced 시 스템의 간섭제어 기술

    - Rel. 8에서 정의된 주파수 영 역 대신에 시간 영역을 셀 간 나누어 전송하는 방식

 다. FeICIC

    - Further enhanced Inter-Cell Interference Coordination (FeICIC), 3GPP Rel. 11에서 정의

    - 3GPP Rel. 10에서 정의한 ABS 구간에서 희생 셀들이 공격자 셀로부터 받는 간섭을 피할 수 있지만, 여전히 Cell Specific Reference Signal(CRS)의 간섭은 피할 수 없는 문제

  라. CoMP

     - 3GPP Rel. 11에서 연구를 시작한 CoOrdinated  Multipoint Transmission and Reception(CoMP) 기술
은 셀 경계에 있는 단말에게 여래 개의 이웃한 셀이 협력하여 데이터를 송수신하여 간섭을 줄이고 셀 경계에
있는 단말의 성능을 높이기 위한 기술

4. UDN에서의 간섭제어 기술동향

 - 3GPP에서는 주파수 영역의 ICIC 를 시작으로 시간 영역의 eICIC, Further enhanced Inter-Cell Interference Coordination(FeICIC), 그리고 공간 영역의 CoMP까지 다양한 간섭기술을 논의

 - 5G UDN 구조에서는 multi-tier HetNet에서 수많은 소형셀이 밀집된(densification) 형상

  가. Small Cell ON/OFF 기술

     - UDN 환경에서는 수많은 소형셀 네트워크가 인접하여 상호 간 극심한 간섭

     - 실시간 데 이터 수요 분석 및 사용자 이동성을 고려하여 특정 소형 셀을 일시적으로 중단시키는 small cell on/off 기술 개 발이 진행 중

   나. Base-Station Selection and Resource Coordination

     - 실시간 데이터 수요, 이동성, 채널 환경 등을 종합적으로 고 려한 새로운 기지국 선택 기술 연구[9]가 진행 중

     - 각 기지국이 관리하는 이동 단말에 어떻게 자원을 할당할지 결정하는 기술 연구 중

   다. Coordinated Multi-Point Transmission and Beamforming

     - 여러 셀 간 coordination을 통한 무선 통신 기술

     - UDN 구조에 서는 하나의 단말이 물리적으로 인접한 여러 기지국에 동시에 연결되어 seamless 환경을 형성하고 간섭을 줄 이는 효과를 얻는 것이 중요

5. 맺음말

 - 5G 네트워크에서는 이제 더 이상 간섭제어 기술 하나만을 통해 시스템 성능을 향상 시키는 것은 매우 어려우며, 단말이 요구하는 데이터 서비스의 종류, 이동성 및 채널 환경, 셀 간의 자원 할당 방법 등을 종합적으로 고려해야 최적의 시스템 성능을 얻을 수 있으며, 이에 대한 핵심적인 연구가 필요

1. 개요

 - 이동 중인 차량 내에서 일반 사용자들은 차량외부의 이동통신망을 통해 직접 서비스를 받을 수도 있고, 이동무선백홀과 결합된 WLAN혹은 펨토셀과 같은 차량내 이동 핫스팟 네트워크형태로 서비스를 받을 수 있다

 - 5G 이동통신에서는 고속환경에서도 최적의 서비스 품질을 유지하도록 요구

 - MHN은 밀리미터파의 광대역 주파수 스펙트럼을 활용하여, 고속이동환경에서도 기가급 데이터 서비스 제공을 가능하게 하는 기술

 - 속도 400km/h 이상에서도 Gbps 급의 이동무선백홀을 제공

2. 구성도

 - MHN 시스템은 차량에 탑재되는 밀리미 터파 백홀 송수신 단말인 MHN Terminal Equipment (mTE), 기지국 RF/안테나를 포함하는 MHN Radio Unit(mRU), 기지국 모뎀을 포함하는 MHN Digital Unit(mDU), 그리고 MHN Gateway(mGW )로 이루어 짐

 - 한 개의 mGW에는 여러 개의 mDU가 광케이블로 연결되며, 마찬가지로 각 mDU에는 여러 개의 mRU가 광케이블로 연결

3. 핵심기술 및 주요 스펙

  - 고속 도플러 천이 극복하기 위한 상향링크 기준 신호 구조(TE)

  - 밀리키터파의 높은 경로 손실 극복하기 위한 송수신 빔형성 기술(RU)

  - RU, DU, GW 구간의 All optic 구축

  - 고속 이동체의 이동성 관리 위한 코어망 기술(DU)

  - Fast 인접 셀 탐색 알고리즘, 핸드오버 알고리즘

  - 주요 스펙

4. 동향

  - 2016년 1월 지하철 8호선 일부구간에서 시험주파수 31.5~31.75GHz(250MHz)을 활용하여 세계 최초 기가급 이동무선백홀기술을 시연

  - ETRI에서 MHN 기술 개발 중이며, 국제 표준화 준비 단계임

5. MHN-E 및 응용 기술(MHN-car, MHN-drone)

 - ETRI에서는 MHN 기술의 후속으로 MHN enhancement 기술을 개발 중

 - MHN-E 기술의 주요 특징 은 대역폭을 1GHz까지 확장하고 MIMO 기술 및 SFMF 기술을 이용하여 최대 10Gbps/train까지 백홀 전송용 량을 증대

 - 향후 고속도로/일반도로 환경의 버스나 자동 차 등에도 적용 가능하다(MHN-car)

 - 밀리미터파 이동무선백홀기술의 또 다른 적용 분야는 moving 소형셀 혹은 moving CATV를 위한 drone용 이 동무선백홀 분야(MHN-drone)

4. 맺음말

 - 5G에서 규정한 이동성 및 전송 속도를 지원기 위해서는 밀리미터파 대역의 사용이 필수

 - MHN은 밀리미터파를 이용한 5G 무선전송기술의 핵심기술이 될 것임

1. 개요

 - 급증하는 모바일 트래픽 용량에 대처하고 사용자의 QoS(Quality of Service)를 만족시킬 수 있는 기술 중 하나로 단위면적당 용량 증대에 기여할 수 있는 소형셀 기술이 부각

 - 소형셀 기지국은 통상 수 km의 광대역 커버리지를 지원하는 매크로 셀과는 달리 10~수백 m 정도의 소출력 커버리지를 갖는 기지국을 말함

 - 소형셀 기지국은 기술적으로 3G UMTS 기반의 Femto Cell에서 시작하여 4G LTE 기반의 3GPP Rel. 8/9의 Home eNB, Rel. 10/11의 Small Cell을 포함하는 HetNet 기술, Rel. 12에서의 SCE(Small Cell Enhancement) 기술로 진화하고 있으며, Rel. 13의 LTELAA(Licensed-Assisted Access) 기술도 소형셀을 대상 으로 표준화를 진행 중

2. 소형셀의 분류

소형셀 기지국을 셀의 크기와 용도에 따라

                    Residential Femtocell

                    Enterprise형 Picocell

                   도심이나 시골지역에서 사용하는 Metrocell과 Microcell로 구분

3. 소형셀 기지국 망 구조

   - S-GW(Security-Gateway)를 통해 HeNB GW(Home eNB Gateway)와 인터페이스할 수 있다

   - 소형셀 기지국은 가정용, 혹은 오피스 및 기업용으로 설치 가능함에 따라 소형셀 형상을 자동으로 설정해주는 SON(Self Organizing Network) 서버 및 HeMS(Home eNodeB Management System) 서버와 연동하는 구조를 갖는다

<ETRI 전자통신 동향분석>

<netmanias>

<http://winner.ajou.ac.kr/publication/data/domestic/2015jsy.pdf>

4. Small cell의 장점

 - Small Cell은 쿠퍼의 법칙(Cooper’s Law)을 따라 셀의 사이즈를 줄여 단말기를 기지국에 가깝게 위치시켜 트래픽의 밀도를 높여 이러한 문제를 해결하자는 것

 - 단말기의 전력소모 줄어듬

 - 설치 및 유지비용이 기존 기지국에 비해 적게 듬

 - 실내환경에서 MIMO 장점 극대화

5. 소형셀 기지국 기술

 가. 소형셀 기지국 요소기술

   - 소형셀 기지국은 RF 및 L1 칩을 포함하는 하드웨어와 L2/L3 프로토콜 및 응용 소프트웨어로 구성

 나. 소형셀 기지국 연관 기술

   1) 소형셀 백홀 기술

     - 소형셀 백홀은 소형셀과 코어 네트워크 간의 물리적인 인터페이스

     - 우리가 흔히 알고 있는 Fiber, ADSL, VDSL, FTTx 기술 등이 유선 백홀을 구성하 는 데 사용

     - Small Cell이 확대됨에 따라 각 셀 을 연결하는 방법으로 무선 백홀 기술이 제시

     - 무선 백홀 기술은 유선에 비해 구축비용이 저렴한 장점이 있음

   2) SON(Self Organisation Network)

     - 소형셀 기지국은 매크로 기지국에 비하여 상대적으로 많은 개수가 배치되게 되고, 이에 따라 소형셀을 자동으로 초기화하고 설치하고 관리하는 SON 기술은 소형셀 과 연관된 중요한 기술 중 하나

   3) 무선 간섭(Radio Interference)

     - Small Cell은 그 셀의 역이 겹치기 때문에 필연적으로 셀 간 간섭 현상에서 자유로울 수가 없다.

     - 이러한 문제를 해결하기 위한 기술로 eICIC(enhanced Inter-Cell Interference Coordination) 와 CoMP(Coordinated Multi-Point Transmission and Reception)등이 있음

6. 소형셀 기지국의 주요 표준화 기술

  1) eICIC

     - 매크로 기지국 커버리지 안에 소형셀 기지국이 설치 된 환경에서 매크로 셀과 소형셀 간 간섭문제를 완화하 기 위하여 3GPP Rel. 10에서는 시간 영역에서 셀 간 간 섭을 제어하는 ABS(Almost Blank Subframe) 기술과 CRE(Cell Range Expansion) 기술을 정의

  2) 반송파 집송 기술

     - 반송파 집성 기술은 단말에 부 반송파를 추가적으로 설정하여 대역폭을 확장하는 기술로 3GPP Rel. 10에서 도입

     - Rel. 11에서는 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 반송파 간 집성이 가능한 기술로 확장

     - 그리고 Rel. 12에서는 이종 듀플렉스 반송파 간 집성 기술이 정의되어 FDD(Frequency Division Duplex) 매크로 셀과 TDD(Time Division Duplex) 소형셀 간 반송파 집성을 지원

   3) 이중 연결성 기술

     - Non-ideal Backhaul로 연결된 매크로 기지국과 소형 셀 기지국이 서로 다른 주파수를 사용하는 환경에서 단말이 매크로 기지국과 소형셀 기지국에 동시에 연결이 가능한 기술로 3GPP Rel. 12에서 정의

    4) LAA

      - 면허 대역을 사용하는 셀을 주 반송파로 하고 비면허 대역을 사용하는 셀을 부 반송파로 집성시키는 기술

7. 맺음말

 - 스마트폰의 등장과 함께 매년 증가되는 모바일 트래 픽에 대응하기 위한 용량 증대 기술이 연구되고 있으나, 추가 주파수 확보가 어렵고 물리 계층 기술을 통한 용량 증대가 한계점에 다다르고 있어 셀의 소형화로 밀도를 높여 서비스를 제공하는 방안이 고려

 - 소형셀 기지국 기술은 4G 이동통신뿐만 아니라 단위 면적당 용량 증대, 사용자 관점의 용량 증대라는 관점에 서 5G 이동통신 주제로 계속적인 연구/개발이 진행되리라 예측